基于KNX技术设计的智能照明控制系统在体育场馆的应用
朱鹍
安科瑞电气股份有限公司 上海 嘉定
摘要：体育场馆的空间大，灯具多、场景复杂，如何对场馆内的照明进行合理的控制就成为了体育场馆的智能照明控制系统的设计重点。本文结合天水体育中心智能照明系统的应用案例，介绍基于KNX技术设计的智能照明控制系统在体育场馆中的系统搭建、控制需求、实现功能、系统优势等内容，对体育场馆类型的智能照明控制系统的设计进行简单介绍。
关键词：KNX；智能照明 ;体育场馆；总线技术；节能减耗
0引言
体育场馆除了承接各种规格等级的体育比赛、公益性比赛以外，还会用于演艺公司、赛事公司举办的一些大型综合商业活动，以充分发挥场馆的作用。体育场馆的照明灯光对于各种体育赛事来说是一个非常重要的基础设施，场地照明要保证亮度达标、明暗度事宜，在场馆内运动时，要避免因灯光原因对比赛成绩造成影响。此外，还要按不同场馆、不同功能区、不同赛事规格来实现多种不同的控制功能。
1项目概况
天水体育中心位于天水市麦积区，占地面积约436亩，总建筑面积10.5万m²。该体育中心主要建筑包括体育场、体育馆、游泳馆。其中体育场可举办田径、足球等单项比赛项目；体育馆可举办体操、篮球、羽毛球等比赛项目；游泳馆可举办跳水、游泳、水球等比赛项目。除了“一场两馆”外，场馆室外还设有50多块运动场地，可向市民免费开放，市民可随时进入场地进行日常锻炼。
2需求分析及方案设计
体育场馆照明系统如何充分体现体育场馆的不同功能，首先应了解控制需求。天水市体育中心“一场两馆”的控制需要包括以下内容。
(1)各功能区可手动开关，也可远程集中控制。
(2)场地照明，在光控室设置区域控制开关。
(3)场馆照明按照项目的使用功能和实际用途，了解赛事场景布局要求后，进行场景设计。
(4)配套功能区按工作日节假日、白天夜晚等不同时间段，预设定时开关。
(5)走廊过道灯可能要考虑做人体感应，人来灯亮、人走灯灭。
(6)为减少整个回路的启动电流，在每种模式下需启动的每盏灯具或每组灯具按顺序启动。
(7)所有的应急照明控制平时正常使用，应急情况下强制开启或关闭。
(8)为避免对重要赛事造成影响，系统总线突然断电时，照明回路可以设置为强启。
3项目实施
天水市体育中心的特点时场地大、功能分区多、灯具功率大、灯具回路多。传统的照明控制方式，采用本地式一开一关的控制方式，利用设置在灯具配电回路中的开关或者旋钮来控制灯具的开关或亮度调节。这种将开关调光设备直接接入配电线路的方式，不仅布线繁多、成本高、控制方式单一，还增加了照明回路的电磁辐射干扰，并且使用户得直接对220V线路进行操作，安全性得不到保障。而基于KNX总线技术的智能照明控制系统运用分布式总线技术将受控灯具直接与驱动器相连，而驱动器和传感器、智能面板等输入模块通过独立的弱电总线连接在一起；当智能面板按下或者传感器监测到信号时，它们会通过KNX总线向设定的驱动器发送相应的控制信号，驱动器接收到命令之后并加以执行，吸合或释放对应灯具回路的火线电源，实现对负载的控制功能。这种控制方式不仅相对于常规的多控回路布线简单方便、结构清晰，同时大大增强了系统的可靠性和可扩展性，另一方面实现了弱电对强电的控制，增加了系统的安全性。
基于KNX总线技术设计的天水体育中心“一场两馆”智能照明控制系统，所有模块通过KNX总线连接，驱动器、总线电源、耦合器、IP网关都通过标准35mm导轨安装于现场的配电箱内或者加装的PZ30箱中；智能面板、传感器、触摸屏根据需要安装在现场的各个位置。系统主要模块连接图如下图所示。
该体育中心“一场两馆”的场地照明光控室内均安装10寸触摸屏，对场地照明实现小区域集中控制；楼梯、走道、梯厅等公共区域靠窗位置安装光照度及红外二合一传感器，实现自动感应控制；功能分区安装智能面板实现就地手动控制。“一场两馆”可通过电脑实现各自独立的集中控制，如下图所示。
4控制功能
天水体育中心“一场两馆”智能照明控制系统，采用KNX总线技术，将各场地照明、配套功能区照明、应急照明灯等集中进行管理，打造现代化，智能化的体育场馆，主要控制功能如下。
(1)现场手动控制：各配套功能区分别安装了智能面板/触摸屏，可实现就地手动控制。
(2)区域控制：在光控室安装10寸触摸屏，对场地照明实现区域控制。
(3)自动感应控制：公共区安装了照度及红外二合一传感器，可监测当前环境的照度及有人无人情况，逻辑分析输出后，实现自动控制。
(4)场景控制：场馆使用功能分级为：训练和娱乐活动、业余比赛、专业比赛、TV转播比赛、高清TV转播比赛、观众入退场、清洁模式、应急照明模式等预设场景控制。
(5)定时控制：景观照明根据工作日节假日设置定时开关；办公区域根据日常上下班时间设置定时开关；停车场根据赛事模式和平时模式，定时全开、分时分组开、定时全关，同时还可以根据一年四季昼夜长短的变化和节假日等特殊情况进行调整。
(6)系统联动控制：智能照明控制系统可以和中央监控、BA系统、消防系统等多套系统实现联动控制。当系统与消防系统联动，输入模块检测到消防信号时，会强制打开应急照明回路，方便人员紧急疏散，有效降低人员伤亡的风险，建筑安全性大大提高。
(7)中央集中控制：在值班室可由工作人员远程监控整个照明控制系统的工作状态。
5控制优势
经测算，天水体育中心每年的运营成本和维护费用也是一笔不小的数目，而采用智能照明控制系统有以下几点显著优势。
(1)大幅提高管理效率：通过安科瑞智能照明控制系统，将原来现场管理的方式提升为远程智能管理的模式，大量减少了管理费用，提高了管理水平和工作效率。
(2)节能效果好：充分利用自然光及人员的活动规律来自动控制灯光，可有效减少能源消耗，达到很好的节能效果。
(3)系统安全性高：系统中的控制模块均工作在DC30V的安全电压下，用户操作更加安全。
(4)灯光场景切换：PC等控制终端可以一键进行场景切换，不同场景的灯光效果可任意切换。
(5)系统兼容性高：不同厂家生产的KNX产品都能互相兼容，接入系统后可实现互相操作。
(6)系统可靠性高：KNX总线系统属于分布式总线系统，每条支路分别分配了总线电源，系统布线结构简单、可靠性高，系统内各模块可独立工作，当系统某个部分出现故障时，其他部分仍能继续正常工作，互不影响。
(7)系统便于维护：KNX总线智能照明控制系统改变了灯具的控制方式，如对灯具开关、调光或场景的修改，或对开关和灯具之间的对应关系的更高，都无需重新敷设通讯线缆或改造灯具配电回路，只需要更新系统软件即可。
6结束语
智能照明控制系统时智能建筑系统里的一个分支，智能建筑是信息时代的必然产物。融入智能照明控制系统的天水体育中心一场两馆，截至目前已承接了多场篮球比赛和演唱会；智能照明控制系统为场馆内的多种照明场景的互相切换提供了可靠的控制方式。
作者简介：
朱鹍，女，就职于安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电